Peralatan yang bertumpu pada teknik osmosis balik sudah mulai memasuki Indonesia.(Kompas tanggal 17 Januari 1988) melaporkan masuknya alat baru guna menawarkan air laut dan payau hingga menjadi air minum yang memenuhi persyaratan WHO. Alat itu bekerja berdasar proses osmosis balik. Jenis teknologi membran sudah mulai komersial, karena itu pada masa yang akan datang teknik osmosis balik yang masuk ke Indonesia akan lebih beragam lagi. Bukan hanya untuk penjernihan air tetapi juga untuk kegiatan industri proses lainnya. Artikel ini mencoba melihat potensi teknologi membran jenis osmosis balik untuk kepentingan industri.
Proses mengalirnya pelarut dari larutan encer menuju larutan yang lebih pekat melalui dinding membran yang memisahkan kedua larutan itu dikenal sebagai proses osmosis. Osmosis balik adalah proses mengalirnya pelarut dari yang pekat menuju larutan yang lebih encer. Proses osmosis dapat terjadi spontan sedangkan osmosis balik tidak, penjelasan masalah ini dapat dipahami dari segi perbedaan potensial kimia dalam kajian termodinamika.
Proses osmosis balik dapat terjadi bila dalam larutan yang lebih pekat diberi tekanan yang numeriknya jauh lebih besar dari beda tekanan osmosis kedua larutan yang dipisahkan oleh membran. Osmosis balik biasanya bekerja dengan tekanan minimum 40 atmosfer atau lebih besar lagi. Sedangkan bila tekanan yang bekerja lebih kecil, katakanlah sekitar 3-6 atmosfer, peristiwa itu dikenal sebagai ultra filtrasi meskipun arah alirannya sama. Tekanan merupakan gaya pendorong sekaligus peran utama dalam osmosis balik.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Membran yang digunakan dalam osmosis balik terbuat dari polimer alam maupun sintetis, berbentuk lembaran dengan ketebalan sekitar 0,0001 meter dan ukuran pori lebih kecil dari 0,5 nano meter atau 0,0000000005 meter. Hanya molekul berukuran ion yang lebih kecil dari pori membran yang masih bisa lolos melalui membran. Biasanya hanya sedikit garam dapur (natrium klorida) yang masih dapat lolos, sedangkan zat terlarut lain tertahan.
Dengan kemampuan seperti itu maka dapat dikatakan bahwa air hasil olahan proses osmosis balik mempunyai sifat hampir mendekati air murni. Kriteria ini dapat diukur dengan sifat hantaran listrik air olahan tersebut. Derajad kemurnian air yang dihasilkan tergantung pada jenis membran yang digunakan, bukan pada tekanan yang diberikan. Besar tekanan hanya mempengaruhi efisiensi proses (hitungan ekonomi).
Daya tarik dan perkembangan osmosis balik memang bermula dari keberhasilan teknologi ini dalam menghasilkan air murni dari air asin dan air sadah.
Kepentingan laboratorium
Laboratorium kimia yang menggunakan instrumen canggih membutuhkan air murni dengan kadar garam 0,001 bagian persejuta (ppm) yang daya hantar listrik maksimum hanya 0,000 002 mho per sentimeter. Pabrik farmasi membutuhkan mutu air demikian untuk pengujian analisis, kontrol mutu, pembuatan reagen dan bufer, juga untuk pembilasan alat-alat laboratorium.
Bioteknologi memerlukan air sangat murni untuk kultur sel, media pembiakan, produksi monoklonal antibodi, produksi anti interferon, analisis kemurnian. Pabrik komponen elektronika butuh untuk mencuci komponen.
Osmosis balik mampu memisahkan garam natrium klorida dengan efisiensi 99,82 persen hingga diperoleh air murni dengan kandungan garam tidak lebih 20 bpj (bagian per sejuta). Bahan organik dan mikroba tertahan 100 persen. Air olahan osmosis balik sudah pasti steril. Laboratorium di Eropa menggunakan osmosis balik baru kemudian resin untuk memenuhi kebutuhan air murninya (John Cross, Laboratory Practice Agustus’80)
Industri pangan
Susu segar dari pusat produksi di Boyolali disetor ke Jakarta, Surabaya, Yogya, dan Semarang. Susu dari Pangalengan Bandung juga diangkut ke Jakarta. Koperasi susu dengan kapasitas besar mengangkut susu segar pada jarak 180 km hingga 600 km. Komoditi yang diangkut itu, lebih dari 83 persen adalah air, yang sabenarnya tidak dibutuhkan oleh pabrik pengolahan susu karena justru akan dibuang.
Osmosis balik dapat digunakan untuk memekatkan susu segar di sentra produksi hingga jumlah airnya berkurang 60 hingga 70 persen, baru kemudian dibawa ke pabrik. Dengan cara ini kendaraan yang dipakai mampu mengangkut susu empat kali lebih banyak. Cara ini sudah dipakai di Australia dan Eropa, yang jarak angkutnya ada yang 1.000 km. Penjajakan penerapan osmosis balik perlu bagi kita terutama bila produksi susu segar sudah berlimpah dan mampu mengatasi keperluan impor. Osmosis balik mampu menghemat biaya pengangkutan dan proses pengolahan susu tepung, membuah mutu gizi lebih baik.
Osmosis balik sangat potensial untuk mengolah sari buah apakah itu jeruk, mangga, apel, ceri, persik, kismis, nanas, dll. Cara osmosis bahkan dinilai lebih unggul dari proses pengeringan beku dan penguapan vakum dalam mengolah sari buah. Energi yang dibutuhkan osmosis balik hanya 30 persen energi pada penguapan vakum. Tiadanya perlakuan panas pada osmosis balik membuat cita rasa sari buah akan lebih enak, sedangkan kerusakan vitamin bisa dicegah.
Osmosis balik mampu memperbaiki efisiensi pabrik tahu, keju, minuman ringan, pengolahan protein, lemak, dll.
Daur ulang limbah
Di Malaysia teknik ini dipakai untuk mengolah limbah cair pengolahan kelapa sawit. Di Singapura mendaur ulang pemanfaatan air pada pabrik minuman segar. Di Muangthai dan Filipina osmosis balik digunakan untuk mengolah limbah cair pabrik pengalengan nanas dan air kelapa. Limbah pabrik tapioka, bir, dank lain-lain dapat dijernihkan dengan cara ini.
Dalam lingkup pengolahan limbah berikut daur ulangnya, osmosis balik dapat penjernihan air limbah kota, pengambilan air dari limbah industri, pengambilan kembali bahan-bahan anorganik, serta logam berharga (katalis proses yang mahal) dari limbah cairnya, penghilangan racun limbah yang berisi logam berat atau pestisida atau lainnya. Karena itu ada baiknya pabrik-pabrik elektronika, baterai, pelapisan logam, pestisida, dan sejenisnya yang limbahnya beracun untuk menjajagi penerapan osmosis balik agar kurang menimbulkan pencemaran. Bukankah cara ini mampu mengolah limbah hingga yang di lepas keluar hanya berwujud air murni, sementara hasil pekatan dapat dimanfaatkaq kembali. Menteri KLH dan Perindustrian perlu merintis teknologi membran ini, teristimewa untuk keperluan masa depan.
Reaktor enzim-membran
Osmosis balik juga dapat berperan dalam bioteknologi. Kemajuan teknologi enzim dalam bentuk teknik enzim terkekang (immobilized enzyme systems) dapat bekerja sama dengan osmosis balik atau teknologi membran lainnya. Kerja sama itu misalnya mengembangkan sistem reaktor proses yang tersusun dari membran dan enzim. Membran berfungsi sebagai penjerat enzim hingga enzim ini dapat menjalankan tugas secara kontinu. Pencetakan membran yang ditambahkan enzim ke dalamnya merupakan suatu eksplorasi data sains berikut teknologi yang sangat menarik.
Bila cara ini berhasil, kita dapat membuat minuman susu sejernih air putih, menghidrolisis protein pekatan dari ikan, memproduksi gula cair lebih cepat, produksi etanol, serta pengembangan proses bioindustri yang lain. Secara laboratoris penelitian ini dapat kita lakukan di sini, karena peralatan untuk itu ada dan dapat dibikin.
Kelompok membran
Menyadari besarnya potensi teknologi membrane dalam industri proses di masa datang, ilmuwan di Indonesia sebenarnya juga sudah mempersiapkan diri. Di jurusan kimia ITB sudah dibentuk kelompok studi membran, mencakup osmosis balik, ultra filtrasi, dan dialisi. Percobaan yang dilakukan mulai dari tugas akhir mahasiswa S-1, tesis S-2, hingga disertasi doktor. Data laboratorium ketiga jenis teknologi membran itu, eksplorasi jenis membran, pengalaman pencetakan membran, sudah memperoIeh hasil cukup banyak.
Tujuan studi membran bukan hanya mendapatkan data empiris dan pengalaman kerja, tetapi juga berusaha mangembangkan teori mekanisme filtrasi dan pemisahan.
Di tengah pergolakan para ahli untuk mencari teknologi proses yang mampu mengolah bahan baku lebih banyak sedikit menghasilkan limbah, sedikit memerlukan energi, sedikit menimbulkan pencemaran lingkungan, biaya lebih murah, maka teknik osmosis balik (juga ultra filtrasi dan dialisis) mempunyai harapan besar untuk digunakan di dunia industri pada masa mendatang.
Penelitian laboratorium mendukung pernyataan di atas. Di negara maju teknis osmosis balik dan ultra filtrasi sudah berada pada tahap komersial sementara ilmuwan dan teknolog kita baru sampai pada tahap verifikasi dan menapak ke demonstrasi laboratorium. Biasanya kita macet pada tahap berikutnya hingga akhirnya proses inovasi teknologi tidak pernah berhasil.
Satu hal pasti, teknologi membran sudah mulai memasuki Indonesia. Apakah kita hanya akan membantu menjualkan hasil karya bangsa lain? Boleh jadi baru tahap salesmen itulah kemampuan insinyur Indonesia.
Sapto Kuntoro, dosen jurusan teknologi pertanian Unpad, mahasiswa pasca-sarjana IPB.
Sumber: Kompas, 10 Februari 1988
